化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
北航研發超分辨光子力顯微鏡 實現亞飛牛靈敏度力學傳感新突破
2024年06月26日 09:25:40
來源：化工儀器網 點擊量：8392
北京航空航天大學王帆教授團隊開發超分辨光子力顯微鏡，實現水溶液中亞飛牛級別力學傳感，為納米力學探測樹立新里程碑，助力生命科學等領域研究。
【化工儀器網 項目成果】近日，北京航空航天大學物理學院的王帆教授團隊與生物與醫學工程學院的常凌乾等人聯合研究，取得了納米力學測量領域的重大突破。他們通過將離子共振納米探針、光學三維超分辨定位法與機器學習技術相結合，成功開發了超分辨光子力顯微鏡，并首次實現了水溶液中納米熱力學極限的亞飛牛靈敏度力學傳感。
該團隊的研究成果以“Sub-femtonewton force sensing in solution by super-resolved photonic force microscopy”為題，發表在最新一期的《Nature Photonics》上。
自1970年科學家Ashkin首次實現光鑷對微球的捕獲以來，光鑷技術因其無接觸、低損傷的特點，在生命科學、物理學等領域得到了廣泛應用。然而，傳統的光鑷技術在力學探測精度和測量維度等方面仍面臨諸多挑戰。王帆教授團隊在前期研究中首次提出了稀土離子的共振光力增強原理，并基于這一原理，結合Ln-NPs納米探針、熒光光鑷和超分辨成像技術，成功開發出了超分辨光子力顯微鏡，實現了亞飛牛級別的測力精度。這一成果解決了水溶液中的弱力測量靈敏度難題，大幅提高了水溶液弱力測量的分辨率。
在該項研究中，研究團隊進行了深入的理論分析，發現低勢阱剛度、高定位精度與多定位數據可以顯著提升測力精度。他們利用超分辨率成像中的柱透鏡定位方法，結合神經網絡訓練，實現了軸向信息的精確獲取，從而完成了三維測力的全面優化。
通過這一高精度定位方法，研究人員成功研究了電場中上轉換納米粒子的弱電場力檢測。實驗結果顯示，在0.1V和0.2V平行板靜電場作用下，具有35mV表面電位的納米粒子所受平均電場力分別為591 aN與1182 aN，最小檢測到的電場力更是達到了108.2 aN。這一成果標志著水溶液中光子力顯微鏡首次突破了飛牛級別的測力精度，為納米力學探測領域樹立了新的里程碑。
此外，研究人員還利用該技術研究了單納米顆粒對金膜的相互作用力，并發現納米粒子在靠近金膜時會受到反方向的阻力。這一發現為探究生理環境中生物分子的長程相互作用提供了新的視角和工具。王帆教授團隊計劃進一步利用該技術進行DNA鏈相互作用以及CRISPR與DNA分子相互作用的力學研究，為生命科學研究領域開辟新的道路。
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
項目名稱：顯微結構、物相分析測試系統，項目編號：3873-254HFWLGJ001，招標范圍：顯微結構、物相分析測試系統1套，招標...2025-03-06 13:17:05
-
項目名稱：顯微結構、物相分析測試系統，項目編號：3873-254HFWLGJ001，招標范圍：顯微結構、物相分析測試系統1套，招標...2025-03-05 10:24:47
-
近日，福建省兒童醫院就“實驗室設備一批(流式細胞儀等)”項目發布公開招標公告，預算金額為364.5萬元。2025-03-05 09:00:35
-
新顯微鏡——核自旋顯微鏡問世，該顯微鏡可通過量子傳感器將核磁共振產生的磁信號轉換為光信號，獲得分辨率達0.1微米的微觀圖像，助力科...2025-03-03 10:42:14
-
近日，北京市醫療器械檢驗研究院就“北京市醫療器械檢驗研究院檢驗設備購置（醫療器械）”項目發布公開招標公告，預算金額為705.178...2025-03-03 08:58:34
-
慕尼黑上海光博會將于2025年3月11-13日在上海新國際博覽中心-3號入口廳N1-N5,E7-E4館盛大召開。2025-02-28 10:09:44
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
